- 化学与资源开发利用
- 共19748题
(14分)镁及其化合物在生产生活中有重要的作用。以水氯镁石(主要成分为MgCl2·6H2O)为原料生产碱式碳酸镁的主要流程如下:
(1)上述流程中的滤液浓缩结晶,所得主要固体物质的化学式为 。指出该物质在工农业生产中的一种用途: 。
(2)写出预氨化时发生的主要反应的离子方程式: 。
(3)沉淀镁时反应的温度不宜过高,原因是 。
(4)设计一个实验,确定产品碱式碳酸镁aMgCO3·bMg(OH)2·cH2O中a、b、c的值,请完善下列实验步骤(可用试剂:浓硫酸、碱石灰):
①样品称量;②高温分解;③ ;④ ;⑤称量MgO。
18.2g产品完全分解后,产生6.6g CO2和8.0g MgO,由此可知,产品的化学式中:
a= ;b = ;c = 。
(5)从水氯镁石中可以提取无水氯化镁,电解熔融态的无水氯化镁可以得到金属镁。有同学认为:电解熔融的MgO也可制金属镁,在实际生产中可简化生产步骤,体现生产的简约性和经济性原则。你同意该同学的想法吗?为什么?你的观点是 。理由是 。
正确答案
(1)NH4Cl(1分) 做氮肥(或其他合理答案)(1分)
(2)Mg2++2NH3·H2O=Mg(OH)2↓+2NH4+(2分)
(3)防止碳酸氢铵分解(2分)
(4)③测出CO2的质量(1分) ④测出水蒸气的质量(1分) 3;1;3(3分)
(5)不同意,因为MgO熔点很高,熔融时耗费大量的能量而增加生产成本(3分)
略
右图为工业制备硝酸的设备示意图,其生产过程中发生的反应主要有:
①4NH3(g)+5O2(g)4NO(g) +6H2O(l) △H<0
②2NO(g)+O2 (g)2NO2(g) △H<0
③3NO2(g)+H2O(l)2HNO3(l) +NO(g) △H<0
⑴能使吸收塔内反应速率增大,且能提高HNO3产率的措施是 ▲ 。
⑵在2L密闭容器内充入0.50 mol NO和0.25 mol O2,维持反应温度为800℃,当反应达到平衡时,NO的转化率为50%。则800℃时反应2NO+O2=2NO2的平衡常数K= ▲ 。
⑶某工厂每套设备每小时可生产20 t 63%的硝酸(密度为1.4 g/cm3)。假设工业生产硝酸过程中,通过循环操作可以使NH3、O2得以完全利用。
回答下列问题:
①该工厂设备所生产硝酸的物质的量浓度是 ▲ 。
②每小时从吸收塔淋下的水的质量应是多少吨?(写出计算过程)
正确答案
⑴BC ⑵16(每空2分,共4分)
⑶①14 mol/L (3分)
②每小时生成的硝酸的质量m(HNO3)=" 20" t×63%="12.6" t
根据总化学方程式:NH3+2O2=HNO3+H2O
每小时生成水m(H2O)1=" 12.6" t×18/63="3.6" t
生成的硝酸中所含水的质量m(H2O)=" 20" t-12.6 t="7.4" t
每小时从吸收塔淋下的水的质量m(H2O)2=" 7.4" t -3.6 t="3.8" t (3分)
略
(15分)
硫酸工厂排放的尾气中,含少量的二氧化硫。为防止污染大气,在排放前必需进行尾气处理并设法进行综合利用。
⑴硫酸工厂排放尾气中的SO2通常用足量石灰水吸收,然后再用稀硫酸处理。
①写出上述过程的化学反应方程式: ,
②请说出这种尾气处理方法的优点(说出两点即可)
③若某硫酸厂每天排放的1万米3。(标准状况)尾气中含0.2%(体积百分数)的SO2,通过上述方法处理,理论上需生石灰 kg。
⑵近闻美国和日本正在研究用Na2SO3吸收法作为治理SO2污染的一种新方法,该方法:第一步是用Na2SO3水溶液吸收SO2,第二步是加热吸收溶液,可得到含高浓度SO2的水蒸气副产品。
这种尾气处理方法与(1)相比的优点是 。
⑶某研究小组用NaOH溶液吸收尾气中的二氧化硫,将所得的Na2SO3溶液进行电解循环再生,这种新工艺叫再生循环脱硫法;其中阴阳膜组合循环再生机理如图,a、b离子交换膜将电解槽分为三个。区域,电极材料为石墨。
①图中a表示 离子交换膜(填“阴”或“阳”)。A—E分别代表生产中的原料或产品,其中C为硫酸,则A表示 ,E表示 。
②阳极的电极反应式为 。
正确答案
(1)①SO2+Ca(OH)2=CaSO3↓+H2O(2分)
CaSO3+H2SO4=CaSO4+SO2↑+H2O(2分)
②原料生石灰、硫酸价格便宜且容易获得;可得到石膏副产品;产生的SO2含量较高可返回作为原料(2分)
③50(2分)
(2)Na2SO3可循环使用;(2分)
(3)①阳,A表示NaOH溶液,E是氢气(3分)
②SO2-3—2e+H2O=2H++SO2-4(2分)
略
(14分) 硫酸是工业生产中一种重要的化工产品,我国工业生产硫酸的主要方法是接触法,主要原料为黄铁矿,请回答下列问题:
(1)已知煅烧黄铁矿的化学方程式为 4FeS2 + 11O22Fe2O3 + 8SO2
该反应中氧化剂和氧化产物之比为 ;标准状态下得到4.48升SO2 时,一共转移了 mol e-。(每空3分)
(2)已知温度、压强对SO2平衡转化率的影响如下表所示:根据上表回答,SO2转化到SO3的
最佳反应条件是 。(每空2分)
(3)在一定条件下,1mol SO2完全转化成SO3气体时放出热量为Q1 KJ,写出该反应的热化学方程式: 。若在该条件下将2 mol SO2放入一定容积的密闭容器中,一段时间后测得反应放出热量为Q2 KJ,则此时SO2的转化率为 (用含Q1、Q2代数式表示)。(每空2分)
(4)市售浓硫酸的密度是1.84 g / cm3、质量分数为98 % ,若用H2SO4· XH2O来表示这种浓硫酸,则X为 。(每空2分)
正确答案
(14分)
(1)11:10 1.1 mol e-。(每空3分) (2)B(2分)
(3)SO2(g)+1/2O2(g) ="= " SO3(g) △H="-QKJ/mol " Q2/2Q1 。(每空2分)
(4)1/ 9 。(每空2分)
略
请回答氯碱的如下问题:
(1)氯气、烧碱是电解食盐水时按照固定的比率k(质量比)生成的产品。理论上k=_______(要求计算表达式和结果)。
(2)原料粗盐中常含有泥沙和Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO2-4等杂质,必须精制后才能供电解使用。精制时,粗盐溶于水过滤后,还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl(盐酸)③BaCl2,这3种试剂添加的合理顺序是 (填序号)。
(3)氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中的电极未标出,所用的离子腊都只允许阳离子通过。
①图中X、Y分别是_____、_______(填化学式),分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_________;
②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应
正极:_____________; 负极:_______________;
这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)____________、____________。
正确答案
(1)k=M(Cl2)/2 M(NaOH)=71/80=1:1.13或0.89
(2)③①②
(3)①Cl2 H2 a%小于b% ②O2+4e-+2H2O=4OH- H2-2e-+2OH-=2H2O ③燃料电池可以补充电解池消耗的电能;提高产出碱液的浓度;降低能耗(其他合理答案也给分)
略
(1) 已知:450℃时NH3的浓度大于550℃时,则正反应是______ __热反应;
(2) 反应进程中:0~2s内N2的物质的量由2mol变为1mol,则υ(H2)=___________;
(3) 能说明该反应已经达到平衡状态的是_________ __;
A.c(N2)=c(H2)="c" (NH3) B.容器内压强保持不变
C.υ(N2)=3υ(H2) D.容器内的密度保持不变
(4) 可使该反应的反应速率增大,且平衡向正反应方向移动的措施是__________。
A.及时分离出NH3气体 B.适当升高温度
C. 增大压强 D.选择高效的催化剂
正确答案
(1)放热(1分) (2)0.75mol/(L·s) (2分) (3)B (1分) (4)C(1分)
本题考查化学反应速率及化学平衡有关知识,关键在于明确化学反应速率的影响因素及化学平衡的判断。(1)450℃时NH3的浓度大于550℃时,说明温度升高,平衡向逆反应方向移动,则正反应是放热反应;(2)υ(H2)=3υ(N2)=3(2-1)/(2×2)= 0.75mol/(L·s);(3) A中浓度相等,但不一定达到平衡,只有浓度不在改变时,表示达到了平衡,该反应是体积不相等的反应,体积固定,故压强不变,表示该反应已达平衡;C项中未指明是正反应速率还是逆反应速率,故不能表示该反应已达平衡;体积固定,质量不变,密度不变,故不能表示该反应已达平衡;故选B。
(4)及时分离出NH3气体,减少生成物,减小逆反应速率,A不合题意;适当升高温度,平衡向逆反应方向移动,B不合题意;增大压强,反应速率增大,平衡向正反应方向移动,C合题意,正确;催化剂只改变反应速率,不影响平衡移动,D不合题意,故选C。
由黄铜矿为原料(主要成分为CuFeS2)制备99.95%~99.98%精铜的流程如下:
(1) 高温焙烧第一反应为2CuFeS2+4O2===Cu2S+2FeO+3SO2,该反应中氧化剂为____________。产物Cu2S在1 200℃高温下继续反应:2Cu2S+3O2===2Cu2O+2SO2,2Cu2O+Cu2S===6Cu+SO2。6mol CuFeS2和14.25mol O2反应,理论上可得到Cu________mol(假定各步反应都完全)。
(2) 取三份质量均为16.9g的上述粗铜,成分为Cu、Fe、Zn。现在需要分析其中铜的含量,进行如下实验(所有气体体积均为标况下的数据):
① 取一份粗铜放入足量稀硫酸中,共放出氢气1.568L。
② 另取一份粗铜放入稍过量的较浓硝酸中,加热使合金铜完全溶解,收集到了NO和NO2的混合气体8.736L,与3.304LO2混合后,得到的混合气体恰好被水完全吸收。
③ 再取一份粗铜进行电解精炼,阳极完全溶解后阴极增加质量17.28g。
求粗铜中Cu的质量分数(保留一位小数)。
正确答案
(1) CuFeS2、O2(各1分) 4.5(4分)
(2)
略
(12分)美日科学家因研发“有机合成中的钯催化的交叉偶联”而获得2010年度诺贝尔化学奖。有机合成常用的钯/活性炭催化剂长期使用,催化剂会被杂质(如:铁、有机物等)污染而失去活性,成为废催化剂,故需对其回收再利用。一种由废催化剂制取氯化钯(PdCl2)的工艺流程如下:
(1)甲酸在反应中的作用是 (选填:“氧化剂”或“还原剂”);
(2)加浓氨水时,钯元素转变为可溶性[Pd(NH3)4]2+,此时铁元素的存在形式是 (写化学式);
(3)王水是浓硝酸与浓盐酸按体积比1∶3混合而成的,钯在王水中溶解的过程中有化合物A和一种无色、有毒气体B生成。
①气体B的化学式为 ,
②经测定,化合物A由3种元素组成,有关元素的质量分数为Pd:42.4%,H:0.8%。则A的化学式为 ;
(4)700℃“焙烧1”的目的是 ,550℃“焙烧2”的目的是 。
正确答案
(12分)
(1)还原剂(2分) (2)Fe(OH)3(2分)
(3)① NO(1分) ② H2PdCl4(3分)
(4)除去活性炭及有机物(2分);脱氨[或“将Pd(NH3)2Cl2转变为PdCl2”] (2分)。
略
(12分)近年来高锰酸钾在饮用水和工业污水处理领域的消费增长较快。实验室可用软锰矿(主要成分MnO2)为原料制备高锰酸钾。其部分流程如下:
(1)实验中采用铁坩埚而不用瓷坩埚的原因是 ;
(2)KOH、KClO3、MnO2共熔制得绿色K2MnO4的化学方程式 ;
(3)通入CO2,可使MnO42-发生歧化反应,生成MnO4-及MnO2,则K2MnO4完成反应时,转化为KMnO4的百分率约 (精确至0.1%)
(4)若通入CO2太多,则在加热浓缩时,会有 晶体和KMnO4晶体一起析出。
(5)在加热、浓缩、烘干的过程中温度不宜过高,其原因是 ;加热时用玻璃棒不停搅拌溶液的目的是 。
正确答案
略
在硫酸工业制法中,下列生产操作与说明生产操作的主要原因二者都是正确的是:
正确答案
D
略
下列关于工业生产的说法中正确的是:
正确答案
A
略
普通纸张的主要成分是纤维素,在早期的纸张生产中,常采用纸表面涂覆明矾的工艺,以填补其表面的微孔,防止墨迹扩散,请回答下列问题:
(1)人们发现纸张会发生酸性腐蚀而变脆、破损,严重威胁纸质文物的保存。经分析检验,发现酸性腐蚀主要与造纸中涂覆明矾的工艺有关,其中的化学原理是______;为了防止纸张的酸性腐蚀,可在纸浆中加入碳酸钙等添加剂,该工艺原理的化学方程式为______。
(2)为了保护这些纸质文物,有人建议采取下列措施。
1喷洒碱性溶液,如稀氢氧化钠溶液或氨水等,这样操作产生的主要问题是______。
2喷洒.
可以与水反应生成氧化锌和乙烷。用化学(离子)方程式表示该方法生成氧化锌的方法______。
(1) 现代造纸工艺常用钛白粉() 替代明矾,钛白粉的一种工业制法是以钛铁矿(主要成分
),为原料按下过程进行的,请
完成下列化学方程式
正确答案
略
工业上制氯化铜无水物时,是将浓盐酸用蒸气加热至80 ℃左右,慢慢加入粗制氧化铜粉(含杂质氧化亚铁和SiO2),充分搅拌后使之溶解,制取流程如下:
已知:pH≥9.6时,Fe2+以Fe(OH)2的形式完全沉淀;pH≥6.4时,Cu2+以Cu(OH)2的形式完全沉淀;常温时Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+).c3(OH-)=1.0×10-38。试回答:
(1)根据常温时Fe(OH)3的Ksp计算,当溶液中的Fe3+完全沉淀(此时溶液中的Fe3+物质的量的浓度=10-5mol/L),溶液的pH= 。
(2)溶液D制取无水CuCl2时,需在HCl气体中蒸干,原因是
。
(3)粗CuO溶于过量盐酸后,得到的溶液B中加入试剂x将Fe2+氧化为Fe3+,试剂x可以是 (填以下选项序号)。
A.KMnO4溶液 B.氯水 C.NaClO溶液 D.O3
若用H2O2溶液,则反应的离子方程式为 。
(4)溶液C加入试剂y,要调整溶液的pH至3-4,试剂y不能是 (填以下选项序号),原因是 。
A.NaOH溶液 B.Cu(OH)2固体 C.Cu2(OH)2CO3固体 D.CuO固体
(5)将ag粗CuO经过以上一系列操作之后,最终得到bg无水CuCl2(不考虑实验过程中操作引起的损耗),下列说法正确的是 。(NA表示阿伏伽德罗常数)
A.粗CuO中Cu2+数目小于
B.粗CuO中CuO物质的量小于mol
C.粗CuO中所含的铜元素的质量分数为×100℅
D.粗CuO中关于CuO的量无法确定
正确答案
(1)3(2分) (2)HCl抑制CuCl2水解(1分)
(3)BD(2分) 2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O(2分)
(4)A(2分) 将引入新杂质NaCl(1分) (5)ABD(3分)
(1)根据Ksp[Fe(OH)3]=c(Fe3+).c3(OH-)=1.0×10-38可知,当溶液中的Fe3+物质的量的浓度=10-5mol/L时,溶液中c(OH-)=,所以溶液的pH=3。
(2)氯化铜时强酸弱碱盐,水解显酸性,加热促进水解,所以为防止铜离子水解,需要在在HCl气体中蒸干。
(3)除去亚铁离子,需要加入氧化剂,但不能引入新的杂质,氯气的还原产物是氯离子,臭氧的还原产物是水,不会带入杂质,BD正确。AC会引入杂化离子锰离子和钠离子等,不正确。答案选BD。双氧水的还原产物是水,方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O。
(4)y是消耗氢离子,来调节溶液的pH,但不能引入杂质,氢氧化钠能带入杂质离子钠离子,所以不能选择A,其余都是正确的,答案选A。
(5)由于粗氧化铜中含有杂质,所以氧化铜的物质的量小于,A正确。因为在调节溶液pH时,引入了铜离子,所以最终生成的氯化铜的物质的量大于粗氧化铜中氧化铜的物质的量,所以B正确,C不正确。调节溶液pH时,无法确定引入了多少铜离子,所以粗CuO中关于CuO的量无法确定,D正确,答案选ABD。
工业上用硫铁矿为主要原料抽取硫酸,主要设备有沸腾米,接触室和吸引塔。
(1)硫铁矿在进入沸腾炉前需要粉碎,其目的是 。
(2)为了充分利用反应放出的热量,接触室中应安装 (填设备名称);吸引塔中填充许多瓷管,其作用是 。
(3)吸收塔排放的尾气中含有少量的SO,防止污染大气、充分利用原料,在排放前必须进行尾气处理并设法进行综合利用。
传统的方法是:尾气中的SO通常用足量氨水吸收,然后再用稀硫酸处理,写出上述过程中的化学反应方程式: ,其优点是 。
创新方法是:将尾气中的SO用Na
SO
溶液吸收,然后再加热所得溶液,写出上述过程中的化学反应方程式: ,创新方法与传统方法相比,其优点是 。
(4)在硫酸的工业制法中,下列生产操作及说法生产操作的主要原因二者都正确的是 (填序号)
(5)某硫酸厂若要生产8吨98%的浓硫酸至少需要标准状况下的空气 m( O
空气中的体积分数按20%计算)。
正确答案
略
某化工厂联合生产纯碱、镁、阻燃剂。以白云石(CaCO3·MgCO3)为原料冶炼镁:经高温煅烧生成的氧化物在还原炉中经1200℃用硅铁还原生成镁蒸汽(铁化合价不变),镁蒸汽经冷凝为粗镁;同时以海水为原料制碱和制阻燃剂。具体流程如下:
(1)分别写出A、B、C的化学式 、 、 ;沉淀池中反应的化学方程式是 。
(2)硅铁还原生成镁蒸汽时选择低压和1200℃,试分析选择这种反应条件的原因
。
(3)精制卤水中的MgCl2与适量石灰乳反应生成碱式氯化镁[Mg(OH)Cl]沉淀,此时溶液中主要溶质是(写化学式) 。
(4)描述流程中相关操作Ⅰ包括过滤、 、 。
(5)已知:Mg(OH)2(s)→MgO(s)+H2O(g)-81.5kJ;Al(OH)3(s)→0.5Al2O3(s)+1.5 H2O(g)-87.7kJ
①Mg(OH)2能起阻燃作用,其原因是 。
②等质量Mg(OH)2和Al(OH)3相比,阻燃效果较好的是 。
(6)某化工厂利用上图所示流程联合生产纯碱、镁、阻燃剂,试分析该生产的优点
。
正确答案
(本题12分)
(1)CO2 MgO CaO (3分,各1分);CO2+NH3+NaCl+H2O→NaHCO3↓+ NH4Cl(1分)
(2)低压有利于镁蒸气的生成及分离;1200℃只有镁为气体,从速率和平衡2个角度都有利于镁的生成(合理即可)(2分)。
(3)CaCl2(1分) (4)洗涤、煅烧(或加热)(2分)
(5)①Mg(OH)2受热分解时吸收大量的热使环境温度下降;同时生成的耐高温、稳定性好的MgO、覆盖在可燃物表面,产生阻燃作用。(1分) ②Mg(OH)2(1分)
(6)原料易得价廉、原料利用率高、中间产物能有效地循环利用、产品结构的多样化(1分,答对1点即可)
略
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